复杂环境下基坑支撑梁爆破拆除.pdf

第3 2 卷第4 期 爆破 V 0 1 ．3 2N o ．4 2 0 1 5 年1 2 月B L A S T I N G D e c ．2 0 1 5 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 5 ．0 4 ．0 1 8 复杂环境下基坑支撑梁爆破拆除 张兆龙 武汉铁四院控制爆破技术有限公司，武汉4 3 0 0 6 3 摘要铁四院总部设计大楼基坑位于铁四院总部建筑群内，邻近信息中心。支撑梁爆破总方量为 1 4 0 0m 3 ，拆除工期紧，计算机硬盘对振动控制的要求又十分苛刻，所以采取预切割和爆破振动监测技术相结 合的方法将支撑梁爆破拆除。对支撑梁预切割前后的爆破振动监测结果对比分析后，选用合理的爆破参数 和爆破网路，将邻近信息中心侧的支撑梁爆破拆除。不宜进行封闭式防护的情况时，采用近体防护、调整装 药结构、孔内微差起爆的技术，控制爆破飞石。支撑梁预拆除后爆破振动速度降低约6 0 ％，计算机服务器正 常运行未受到爆破振动影响。 关键词钢筋混凝土支撑；爆破网路；爆破振动；振动监测；控制爆破 中图分类号T U 7 4 6 ．5 文献标识码A文章编号 1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 5 0 4 0 0 9 4 0 5 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fF o u n d a t i o nP i tS u p p o r t B e a m su n d e rC o m p l e xE n v i r o n m e n t Z H A N GZ h a o 一／o n g C o n t r o lB l a s t i n gT e c h n o l o g yC oL t d ，C h i n aR a i l w a yS i y u a nS u r v e y a n dD e s i g nG r o u pC oL t d ，W u h a n4 3 0 0 6 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h ef o u n d a t i o np i to fh e a d q u a r t e r sb u i l d i n gi nC h i n aR a i l w a yS i y u a nS u r v e ya n dD e s i g nG r o u pC oL t d i sl o c a t e di nb u i l d i n gg r o u pa n da d j a c e n tt ot h ei n f o r m a t i o nc e n t e r ．O w i n gt ot h et o t a lv o l u m eo fs u p p o r tb e a m sr e a 。 c h e st o1 4 0 0m 3a n dt h et i g h tp r o j e c td u r a t i o n ，m o r e o v e r ，t h ec o m p u t e rh a r d d i s ki ss t r i c ti nt h eb l a s t i n gv i b r a t i o n c o n t r o l ，t h e nt h ep r e ．c u t t i n ga n db l a s t i n gm o n i t o r i n gv i b r a t i o nt e c h n o l o g yW a st a k e nt od e m o l i s ht h es u p p o r tb e a m ．B y a n a l y z i n gd i f f e r e n tr e s u l t so fb l a s t i n gm o n i t o r i n gv i b r a t i o nb e f o r ea n da f t e rp r e c u t t i n g ，t h er e a s o n a b l eb l a s tp a r a m e t e r s a n db l a s t i n gn e t w o r kw e r ec h o s e nt ot e a rd o w nt h es u p p o r tb e a m sa d j a c e n tt ot h ei n f o r m a t i o nc e n t e r ．D u et ot h ed i f f i - c u h yi na r r a n g i n gac l o s ep r o t e c t i o n ，t h ec h a r g i n gs t r u c t u r ea n dm i l l i s e c o n dd e l a yb l a s t i n gt e c h n o l o g yi nh o l ew e r e u s e dt oc o n t r o lt h eb l a s t i n gf l y i n gr o c k s ．M t e rp r e c u t t i n g ．t h eb l a s t i n gv i b r a t i o nv e l o c i t yr e d u c e da b o u t6 0 ％，a n dt h e c o m p u t e rs e r v e rw a sn o ta f f e c t e db yb l a s t i n gv i b r a t i o n ． K e yw o r d s r e i n f o r c e dc o n c r e t es u p p o r t ；b l a s t i n gn e t w o r k ；b l a s t i n gv i b r a t i o n ；v i b r a t i o nm o n i t o r i n g ；c o n t r o l b l a s t i n g 1 工程概况 1 ．1 周围环境 铁四院总部设计大楼基坑支撑梁爆破拆除工程 收稿日期2 0 1 5 0 7 1 3 作者简介张兆龙 1 9 8 9 一 ，男，汉族，湖北武汉人，助理工程师、硕 士，主要从事控制爆破方面的研究与工程应用， E m a i l 2 7 0 0 1 8 6 3 9 q q ．c o r n 。 位于湖北省武汉市杨园街与和平大道交汇处的铁四 院院内，在大楼基坑完成换撑及负二层地下室顶板 达到设计强度后，需对基坑支撑梁进行拆除。待拆 除的支撑梁均为钢筋混凝土结构，经技术比较后决 定采用爆破拆除引。 爆破区域与周围建筑物距离很近。基坑东北侧 距四层航测楼9 ．4m ，东侧距四层图文中心9 ．5i n ， 万方数据 第3 2 卷第4 期张兆龙复杂环境下基坑支撑梁爆破拆除 9 5 西侧距三层档案馆5 ．81 1 1 ，西北侧距四层信息中心 9 ．6i n ，北侧距十层铁四院前大楼2 5 ．6m ，施工环境 十分复杂，如图l 所示。 铁四院路 千I l 半大道 图1 爆破区域周围环境图 单位m F i g ．1 S c h e m eo fb l a s t i n ga r e as u r r o u n d i n g s u n i t m 1 ．2 工程难点 爆破区域周边环境复杂，而爆破施工又不得对 周围建筑、交通和生产造成影响，施工难度很大，具 体表现在如下3 个方面 1 基坑支撑梁原设计为两层，后经优化设计 为一层，钢筋混凝土支撑梁平均含筋量为 1 2 6 ．5 2k g ／m 3 ，含筋量较大，箍筋较密，混凝土不易 剥离。 2 铁四院信息中心距爆破区域最近距离仅 9 ．6m ，大楼内有铁四院生产所需的服务器、交换机 等大量计算机设备，在爆破期间需保持正常运行，对 爆破振动要求十分苛刻。通过相关文献[ 4 ] 查阅及 计算机设备管理方提出的计算机振动控制资料，振 动控制指标定为振动速度小于2c m ／s ，振动加速度 小于0 ．5g 。 3 基坑位于杨园街与和平大道交汇处，人车流 量较大。支撑梁中心标高为一2 ．5m ，距离地面较近， 不易对支撑进行封闭式防护，爆破飞石不易控制。 1 ．3 支撑梁结构特点 基坑长1 2 7 ．6m 、宽7 6 ．4m ，支护时在地面以下 标高一2 ．5m 处设置一层钢筋混凝土支撑梁，混凝 土强度等级为C 3 0 。各支撑梁断面尺寸见表l 。基 坑支护平面图见图2 。 2 爆破方案设计 工程采用微差控制爆破拆除技术。根据基坑施 工进度，每个区域支撑梁爆破必须在基坑底板达到 设计强度、基坑完成换撑之后进行。基坑内钢筋混 凝土支撑梁由东向西依次进行爆破拆除，根据拆除 顺序分为A 、B 、C 三个区域，如图2 所示。 F 卯 ‰ 卜驴 ；蘑 阁 。‘≮ L 爿{ ∽ l ≥ ． 干兰遗； ； 。暑钙 对∑；么烂 广∑、I ∥二L 丝 L _L l l 垃 卜厂 t 引jF C 图2 基坑支护平面图 单位m F i g ．2 S u p p o r tp r o t e c t i o np l a no ff o u n d a t i o np i t u n i t m 考虑到支撑梁跨度大，基坑位置特殊，并利于开 展机械化作业，同时为了减小炮孔成型工作量及钻 孔粉尘污染，工程采用在支撑梁浇注过程中埋设 P V C 管预留炮孔技术’6J ，待基坑支撑梁需拆除时， 再在预留炮孔内装药实施爆破。预留孔D 4 0 管的 埋设严格按照爆破设计方案中的孔网参数进行。 2 ．1 爆破参数 单孔药量q KxW o H ，式中W 为最小抵 抗线，口为炮孔间距，Ⅳ为构件厚度，K 为单耗。K 值 大小直接关系到破碎效果和爆破安全，根据本工程 支撑梁的材料强度、配筋率、钢筋分布方式及类似工 程经验“ ’9J ，爆破单耗取1k g ／m 3 。各支撑爆破参数 见表1 。 表1各支撑梁爆破参数表 T a b l e1 B l a s t i n gp a r a m e t e r so fe a c hs u p p o r tb e a m 2 ．2 爆破网路 为减小爆破对基坑周围环境的影响，工程采用 孑L 内微差分片区非电导爆管起爆技术。每个片区内 为孔内微差，孔内分别采用M S l 、M s 2 、M S 3 、M S 4 、 M S 5 段导爆管，片区与片区之间采用M S l 段非电导 爆管进行传爆。 3 爆破振动监测与控制 支撑梁构件底面悬空，轴端仅通过冠梁和格构 柱与周围连接，支撑梁爆破产生的振动主要通过这 万方数据 爆破 2 0 1 5 年1 2 月 些连接点向外传递。爆破振动速度估算公式0 ] V 一％ 铜“ 式中Q 为最大单响药量，Q 1 ．5k g ；V 为爆破振动 速度；K 、a 为与传播介质有关的系数；％为折减系 数；尺为爆破区域与保护建筑间的最小距离。取 K 1 5 0 ，d 1 ．6 ，K d 0 ．5 。 根据基坑施工进度安排，首先A 区域进行爆破 施工。该区域邻近航测楼及图文中心，根据爆破 安全规程 G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 规定，钢筋混凝土结构 房屋爆破振动限制值不超过3c m ／s 。 每次爆破对邻近爆破区域建筑进行爆破振动监 测 试爆 ，对每次所测得的最大数据与理论值进行 整理，结果见表2 。 表2A 区域爆破振动监测表 T a b l e2 B l a s t i n gv i b r a t i o nm o n i t o r i n go fAr e g i o n a l 序号 12345 距离／m 1 1 ．09 ．59 ．41 2 ．01 0 ．0 测量值／ c m s “ 1 ．82 ．62 ．31 ．72 ．3 理估算论值／ c m s 一 2 ．3 2 ．93 ．02 ．02 ．7 由表2 可见，振动速度满足图文中心振动安全 要求，但若采用同样的爆破方法对邻近信息中心侧 支撑进行拆除，会对楼内计算机造成影响，故应采取 一定的振动控制措施，减小爆破振动。 3 ．1 爆破振动控制 为确保信息中心内计算机安全，通过对基坑东 侧A 区的爆破振动数据进行分析，在信息中心大楼 附近进行爆破时，采取以下振动控制措施 1 调整支撑梁拆除顺序，减小邻近冠梁的支 撑梁爆破规模。将原一次起爆的支撑梁分为两个有 一定距离的两个区域，每次起爆分别用两个起爆器 对两个不同区域进行起爆，起爆时差约1 2S ，以减 小爆破规模，达到降低爆破振动的目的。 2 隔断爆破振动沿支撑梁向外传播的途径。 爆破前采用取芯机及风镐切断支撑梁与冠梁结合部 位，使得爆破振动波无法通过冠梁传播，极大的减小 爆破振动对周围建筑的影响。另外，由于隔断面的 存在，在紧邻的支撑梁炮孔增加一个自由面，降低爆 破能转化为振动能的比例，有利于进一步减小爆破 振动。 3 进一步优化爆破网路。减小邻近冠梁处的 单段起爆孔数，最大单响控制在1k g 以内。确保即 能切断支撑与冠梁之间的联系，又能减小该段的爆 破振动。 信息中心爆破振动监测结果见表3 。 表3 爆破振动检测表 T a b l e3B l a s t i n gv i b r a t i o nm o n i t o r i n g 由表3 可见，爆破振动及振动加速度均未超过 限制值，且实际所产生的振动仅为理论估算值的 4 0 ％。爆破产生的振动不会对周围建筑物及设备运 行产生影响。 3 ．2 爆破飞石控制 支撑梁爆破拆除中，封闭式防护与近体防护是 爆破飞石防护的常用手段。其中，封闭式防护更为 安全可靠，但与近体防护相比，其搭设及拆除时间较 长、施工成本较高。工程由于工程环境、施工工期等 因素影响，采用近体防护的方法进行飞石防护。在 支撑梁顶部铺设一到两层木板、三层胶管帘及一层 胶皮，最后在爆破区域支撑梁上部铺设两层细目网。 由于近体防护对飞石的覆盖能力有限，且支撑 梁中心标高靠近地面，爆破飞石易飞出基坑，造成安 全事故。由于爆破期间不能中断院内生产，故飞石 防护必须满足人员在楼内正常工作，无需撤离的条 万方数据 第3 2 卷第4 期张兆龙复杂环境下基坑支撑梁爆破拆除 件。为确保爆破安全，工程采取以下控制措施 1 调整装药结构。在装药过程中，将炸药置 于支撑梁中部以下，确保支撑梁最小抵抗线位于其 底部，使得爆破飞石的主要飞散方向向下。 2 合理的爆破网路。爆破网路连接时，选取 相邻段位导爆管进行孑L 内连接，减小微差时间，避免 低段炮孔爆破后将覆盖物掀起，高段炮孔爆破产生 的飞石从覆盖空隙中逸出。 4 爆破效果 工程通过合理的施工顺序、科学的施工方法，在 环境复杂、施工工期紧、爆破防护受限等诸多不利条 件下，顺利完成支撑梁的爆破拆除。混凝土完全剥 离，信息中心内计算机正常运行，未受到影响。爆破 振动、飞石均未对周围环境造成影响。达到了预期 的爆破效果。经现场爆破振动测试，改进爆破方法 后信息中心处最大振动速度仅为0 ．7 9c m ／s ，爆破 振动控制十分成功。图3 和图4 分别为基坑支撑梁 爆破前后的效果图。 图3支撑梁爆破前效果图 F i g ．3 T h ee f f e c tp h o t ob e f o r eb e a mb l a s t i n g 图4 支撑梁爆破后效果图 F i g ．4 T h ee f f e c tp h o t oa l t e rb e a mb l a s t i n g 5 结论 工程采用微差控制爆破、预切割等技术，并结合 振动监测的方法对复杂环境支撑梁实施了爆破拆 除，取得了满意的爆破效果，并得到了如下结论 1 支撑梁爆破中，采取预切割、分片区孔外微 差、减小最大单响药量的振动控制措施，可减小约 6 0 ％的爆破振动，对环境十分复杂、振动控制要求苛 刻的爆破工程具有一定的指导意义。 2 在进行近体防护的基础上严格控制孔与孔 之间的微差、将炸药置于支撑梁中部以下，可控制爆 破飞石不逸出基坑，确保周围建筑及行人安全。 3 工程实例对复杂环境，尤其是邻近计算机 服务器的支撑梁爆破拆除工程实践具有较强的示范 性，有较大的参考价值。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 舒安，洪琦．深基坑混凝土内撑4 种拆除方法的 比选[ J ] ．施工技术，2 0 1 l ，4 0 s 1 3 6 ．3 9 ． [ 1 ] S H UA n ，H O N GQ i ．C o m p a r i s o nO i lf o u rd i s m a n t l i n gm e t h o d s f o ri n t e r n a ls u p p o r to fd e e pf o u n d a t i o ne x c a v a t i o n [ J ] ．C o n - s t m c t i o nT e c h n o l o g y ，2 0 1 1 ，4 0 S 1 3 6 - 3 9 ． i nC h i n e s e [ 2 ]李福清，蒋耀港，曾定波，等．不同基坑支撑拆除方式 对比研究[ J ] ．爆破，2 0 1 l ，2 8 3 1 7 2 0 ． [ 2 ] u F u q i n g ，J I A N GY a o g a n g ，Z E N GD i n g - b o ，e ta 1 ．C o n t - r a s t i v es t u d yo ff o u n d a t i o np i ts u p p o r t i n gd e m o h t i o n [ J ] ． B l a s t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 3 1 7 2 0 ． i nC h i n e s e [ 3 ]张雄．基坑支护结构钢筋混凝土支撑拆除技术的发 展[ J ] ．价值工程，2 0 1 3 ，3 2 1 9 1 - 9 4 ． [ 3 ] Z H A N GX i o n g ．D e v e l o p m e n to fp i ts u p p o r t i n gs t r u c t u r e r e i n f o r c e dc o n c r e t es u p p o r td i s m a n t l i n gt e c h n o l o g y [ J ] ． V a l u eE n g i n e e r i n g ，2 0 1 3 ，3 2 1 9 1 - 9 4 ． i nC h i n e s e [ 4 ]曾德斌，熊祖钊，白春华．爆炸振动作用下硬盘驱动器 的安全性能分析[ J ] ．爆破，2 0 0 2 ，1 9 2 1 ．3 ． [ 4 ] Z E N GD e ．b i n ，X I O N GZ u ．z h a o 。B A IC h u n ．h u a ．S a f e t y p r o p e r t ya n y l y s i so nh a r d d i s ko fc o m p u t e ru n d e rb l a s t i n g v i b r a t i o n [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 2 ，1 9 2 1 0 ． i nC h i n e s e [ 5 ] 赵坤，蒋昭镳．预埋炮孔法在钢筋混凝土支撑爆破 拆除中的应用研究[ J ] ．爆破，2 0 0 5 ，2 2 6 8 3 - 9 9 ． [ 5 ] Z I - I A OK u n ，B A N GZ h a o - b i a o ．A p p h c a t i o no fb l a s t i n gd e m e - l i t i o no fs h o t p r e p l u g g e dh o l e i nt h em i n f o r c e dc o n c r e t e b r a c e s [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 5 ，2 2 6 8 3 - 9 9 ． i nC h i n e s e [ 6 ]李迎军，张学祯，宋华．预埋P V C 管炮孔影响爆破效 果浅析[ J ] ．铜业工程，2 0 1 2 4 3 3 - 3 5 ． [ 6 ] L IY i n g - j u n ，Z H A N GX u e - z h e n ，S O N GH u a ．R e s e a r c ho n t h eb l a s t i n ge f f e c ti n f l u e n c e db yP V Ct u b e se m b e d d e di n t h eb l a s t i n gh o l e s [ J ] ．C o p p e rE n g i n e e r i n g ，2 0 1 2 4 3 3 万方数据 9 8爆破 2 0 1 5 年1 2 月 上接第6 3 页 表4 爆破参数 T a b l e4T h eb l a s t i n gp a r a m e t e r s 3 通过现场工程试验确定其合理的孔网参数 为7 ．0mX 6 ．0m 、微差间隔时间为2 5m s ，使爆破震 动持续时间大大缩短，爆堆比较集中，得到的爆破效 果最为合适，同时节约了生产成本。 参考文献 R e f e r e n c e s 于亚伦．工程爆破理论与技术[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 8 2 3 7 - 2 5 1 ， 王德胜，龚敏．露天矿山台阶中深孔爆破开采技术 [ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 9 4 8 - 7 4 ． 顾毅成．爆破工程施工与安全[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 8 1 6 6 ．1 7 6 ． 王家臣，王炳文．金属矿床露天与地下开采[ M ] ．徐 州中国矿业大学出版社，2 0 0 8 3 2 ．4 0 ． 李德林，王伟策，高振儒．中深孑L 微差爆破合理间隔时 间的研究[ J ] ．爆破，1 9 9 9 ，1 6 3 7 4 ．7 7 ． U D e - l i n g ，W A N GW e i c e ，G A OZ h e n I L 1 ．E x p e r i m e n t a l s t u d yo nt h er a t i o n a ld e l a yi n t e r v a lo fm i l l i s e c o n db o r e h o l e b l a s t i n g [ J ] ．B l a s t i n g ，1 9 9 9 ，1 6 3 7 4 - 7 7 ． i nC h i n e s e 郑峰，段卫东，钟冬望，等．爆破震动研究现状及存 在问题的探讨[ J ] ．爆破，2 0 0 6 ，2 3 1 9 2 - 9 4 ． Z H E N GF e l l g ，D U A NW e i d o n g ，Z H O N GD o n g - w a n g ，e ta 1 ． R e s e a r c hp r o g r e s sa n de x i s t i n gp r o b l e m so fb l a s t i n gv i b r a t i o n [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 6 ，2 3 1 9 2 - 9 4 ． i nC h i n e s e 罗开军．孔内孔间微差爆破间隔时间的合理选择[ J ] ． 金属矿山，2 0 0 6 4 4 - 6 ． L U O K a i - j u n ．R e a s o n a b l es e l e c t i o no fd e l a yt i m ei ni n h o l e a n db e t w e e n h o l e sm i c r o s e c o n db l a s t i n g [ J ] ．M e t a lM i n e ， 2 0 0 6 4 4 - 6 ． i nC h i n e s e [ 8 ]毛静民．延迟间隔对微差爆破震动效应的影响[ J ] ．爆 破，1 9 9 7 ，1 4 1 8 1 - 8 4 ． [ 8 ] M A tJ i n g - m i n ．I n f l u e n c eo fd e l a yi n t e r v a lo nv i b r a t i o ne f f e c t o fm i l l i s e c o n db l a s t i n g [ J ] ．B l a s t i n g ，1 9 9 7 ，1 4 1 8 l 一8 4 ． i n C h i n e s e [ 9 ]吴腾芳，王凯．微差爆破技术研究现状[ J ] ．爆破， 1 9 9 7 ，1 4 1 5 3 - 5 7 ． [ 9 ] W UT e n g f a n g ，W A N GK a i ．S u m m a r yo fc u r r e n ts t u d i e s o nm i H i s e c o n db l a s t i n gt e c h n i q u e [ J ] ．B l a s t i n g ，1 9 9 7 ， 1 4 1 5 3 - 5 7 ． i nC h i n e s e [ 1 0 ]张志呈．岩体爆破裂纹扩展速度实验研究[ J ] ．爆破 器材，2 0 0 0 ，2 9 3 1 - 8 ． [ 1 0 ] Z H A G NZ h i - c h e n g ．A ne x p e r i m e n t a ls t u d yo fc r a c ke x p a n s i o ns p e e di nr o c kb l a s t i n g [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ， 2 0 0 0 ，2 9 3 l 一8 ． i nC h i n e s e [ 1 1 ]谷存磊，徐明洲，张俊生．孔间微差爆破减震技术在 新岭煤矿东扩区的应用[ J ] ．露天采矿技术， 2 0 1 3 5 3 - 5 ． [ 11 ] G UC u n - l e i ，X UM i n g z h o u ，Z H A N GJ u n - s h e n g ．A p p l i - c a t i o no fm i l l i s e c o n db l a s t i n gt e c h n o l o g yi nX i n l i n gc o a l m i n e [ J ] ．O p e n e a s tM i n i n gT e c h n o l o g y ，2 0 1 3 5 3 - 5 ． i nC h i n e s e [ 1 2 ]甄育才，朱传云．中远区微差爆破振动叠加效应影响 因素分析[ J ] ．爆破，2 0 0 5 ，2 2 2 1 1 一1 6 ． [ 12 ] Z H E NY u e a i ，Z H UC h u a n - y u n ．A n a l y s i so ni n f l u e n t i a l f a c t o r so fv i b r a t i o ns u p e r p o s i t i o ni nm i d d l ea n df a rf i e l d o f m i H i s e c o n db l a s t i n g [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 5 ，2 2 2 1 1 - 1 6 ． i nC h i n e s e 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J l 2 3 4 5 5 6 6 7 7 ．二 心 p M 哺 ∞ ∞ ∞ 口 口 万方数据